Analyse dispersive en longueur d'onde
Il y a deux manières d'analyser le spectre d'un rayonnement de rayons X. L'une d'elle est l'analyse dispersive en longueur d'onde (ou WDS, ou WDX, pour wavelength dispersive X-ray spectroscopy).
On prend un monocristal de dimensions connues et stables. Les rayons X diffractent sur ce cristal, le principe est le même que la séparation du spectre visible par un réseau (par exemple un disque compact). On récolte alors l'intensité du signal en fonction de la déviation 2θ du faisceau.
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L'énergie h.ν des photons diffracté avec une déviation 2θ est donnée par la loi de Bragg
- 2.d.sin(θ) = n.λ
où λ est la longueur d'onde de la radiation, d est la distance inter-réticulaire du plan cristallin diffractant, et n est un nombre entier appelé « ordre de diffraction », ainsi que par la loi de Planck
- E = h.ν = h.c/λ
où h est la constante de Planck, ν est la fréquence et c est la vitesse de la lumière. Ce principe fut découvert en 1912 par Max von Laue, et fut développé par W.H. et W.L. Bragg en 1915.
Le principe est le même que la méthode d'analyse cristalline par diffraction de rayons X, sauf que dans ce cas-là, on a un spectre de rayons X connu et un cristal inconnu, alors qu'en analyse spectrale, on a un spectre inconnu mais un cristal connu.
Les cristaux analyseurs les plus courants sont fait de fluorure de lithium (LiF), coupé pour faire diffracter les plans (200) ou les plans (220) (LiF 200 ou LiF 220), le germanium, ainsi que des cristaux composites (polymères multicouche).
Il existe deux types de détecteur. Pour les faibles énergies (grandes longueurs d'onde), on utilise un compteur proportionnel. C'est un compteur contenant du gaz (un mélange argon-méthane). On établit une haute tension entre un fil et la paroi du détecteur ; lorsqu'un photon pénètre dans le gaz, il provoque des ionisations, les charges créées migrent sous l'effet de la haute tension, ce qui crée des pics de courant. Les impulsions crées sont proportionnelles à l'énergie des photons (d'où le nom du détecteur), mais la précision n'est pas suffisante pour pouvoir séparer les énergie ; elle permet cependant de filtrer une partie du bruit en sélectionnant certaines hauteurs d'impulsion avec un discriminateur. Il est similaire à un comteur Geiger-Müller, mais travaillant à une haute-tension plus faible. Chaque pic de courant est appelé « coup »
L'autre type de détecteur est un détecteur dit « à scintillation » (ou « scintillateur »). Le photon frappe un écran qui émet un photon lumineux (flash de lumière) par effet Compton, l'écran est en général en iodure de sodium dopé au thalium NaI(Tl). L'intensité lumineuse est détectée par un photo-multiplicateur (PM) classique. Chaque flash de lumière est appelé un « coup ».
L'intensité des rayons X est exprimée en « coups », on utilise également souvent le taux de comptage en « coup par seconde » (cps). C'est une unité arbitraire. Le nombre de coups est proportionnel au nombre de photons qui passent par le détecteur.
Voir aussi
- analyse dispersive en énergie
- spectrométrie de fluorescence X
- interaction rayonnement-matière
- microscopie électronique à balayage
- microscopie électronique en transmission
- microsonde de Castaing